[發(fā)明專利]一種硅氧碳型鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011063912.5
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112174674B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉安華;史本洋;陳紹鴻;郭曉鑫;余兆菊
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門大學(xué)深圳研究院;廈門大學(xué)
• 主分類號: C04B35/571
• 分類號: C04B35/571;C04B35/577;C04B35/622;H01M4/58;H01M10/0525
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務(wù)所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應(yīng)森

一種硅氧碳型鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法，屬于鋰離子電池領(lǐng)域。1)將含乙烯基的化合物與PCS按不同比例反應(yīng)，調(diào)控Si?C比；2)將步驟1)產(chǎn)物和金屬有機化合物按不同比例反應(yīng)；3)將步驟2)產(chǎn)物在空氣中氧化，獲得不同氧含量的交聯(lián)PCS；4)在惰性氣氛下高溫?zé)峤獠襟E3)所得不同氧含量的交聯(lián)PCS，隨爐冷卻后即得硅氧碳型鋰離子電池負(fù)極材料。對產(chǎn)業(yè)化PCS改性，通過調(diào)控引入C、金屬和O的含量，制備系列不同組成、結(jié)構(gòu)的Si_xO_yC_z陶瓷，可系統(tǒng)研究Si_xO_yC_z陶瓷的組成和結(jié)構(gòu)對其電化學(xué)性能的影響因素，并獲得循環(huán)穩(wěn)定性能高、倍率性能優(yōu)異的鋰離子電池用負(fù)極材料。工藝簡單，易產(chǎn)業(yè)化制備，且產(chǎn)品豐富多樣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池領(lǐng)域，尤其是涉及一種硅氧碳型鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池因其高能量密度和優(yōu)異的循環(huán)耐久性，被廣泛應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備和其他能源存儲系統(tǒng)，特別是在電動汽車中。然而市場上的鋰離子電池的正極材料的容量一般在140～200mAh/g，而石墨負(fù)極的理論容量也僅為370mAh/g。因此，目前商業(yè)化的正負(fù)極材料不能滿足質(zhì)輕高容量的鋰離子電池需求，亟需設(shè)計出性能更為優(yōu)異的電極活性材料。

Wang等[C.Wang.et al.Nano-and bulk-silicon-based insertion anodes forlithium-ion secondarycells.Journal of Power Sources,2007.163,1003-1039]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)正極活性材料容量為130.4mAh/g，負(fù)極材料容量小于1000mAh/g時，全電池容量隨負(fù)極容量急劇增加。因此，探索高比容量的負(fù)極材料，對提高全電池的容量非常有意義。近年來的研究發(fā)現(xiàn)，合金型負(fù)極材料硅具有超高的理論比容量，高達(dá)4200mAh/g。硅雖然具有放電電勢低(約0.4V)，地球資源儲備豐富的優(yōu)點，但是硅在循環(huán)過程中不但導(dǎo)電疏鋰能力差，且有極大的體積膨脹(達(dá)到了300％)，導(dǎo)致固體電解質(zhì)界相膜(SEI)不斷破裂和生成，消耗大量電解液，引起可逆比容量的迅速衰減。盡管近年來針對上述問題進行了大量研究，但是Si負(fù)極的產(chǎn)業(yè)化依然面臨著巨大的困難。